Способ упрочнения полипропиленовой нити


 


Владельцы патента RU 2421556:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный технологический университет" (RU)

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано для упрочнения полипропиленовой нити. Полипропиленовую нить, получаемую путем разрезания экструдированной пленки, подвергают воздействию неравновесной низкотемпературной плазмы высокочастотного емкостного разряда в вакуумной камере в течение 180±1 с при напряжении на аноде от 2,5 до 4,5±0,1 кВ, силе тока на аноде от 0,3 до 0,6±0,05 А, рабочем давлении 26,6±0,1 Па, расходе 0,04±0,005 г/с смеси плазмообразующих газов аргон и пропан-бутан в соотношении 70% к 30%. Обеспечивается повышение качества полипропиленовых нитей за счет улучшения физико-механических свойств. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано для упрочнения полипропиленовых нитей.

Существуют способы упрочнения полипропиленовых нитей в процессе их получения, например, за счет ориентации полипропиленовой нити путем деформации нити при разности скоростей вальцев на разных этапах получения (см. RU патент 2286408, МПК D01D 5/12, D01F 6/06 27.10.2006), за счет управления процессом отверждения полипропиленовой нити (см. RU патент 2285759, МПК D01F 6/06, D01F 6/04, D01D 5/088, 20.10.2006).

Такие способы связаны с усложнением технологии производства полипропиленовых нитей и требуют изменений в процессах их получения.

Известно, что плазменная обработка имеет важное преимущество перед другими способами модификации полимерных материалов - в определенных режимах она не влияет на внутреннее строение, позволяя регулировать заданное свойство, не ухудшая других свойств, а также является экологически безвредной, высокоэффективной и менее затратной по сравнению с традиционными методами химической и физической модификации полимерных материалов.

Существуют способы модификации тканей из химических волокон плазмой тлеющего разряда для придания масло- и водоотталкивающих свойств (см. RU заявка 92008305 D06M 10/08, D06M 15/643, D06M 101:06, 27.08.1995), а также полипропиленовых волокон с целью гидрофилизации поверхности (Энциклопедическая серия. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. /Под ред. В.Е.Фортова. Серия Б. Справочные приложения, базы и банки данных. Тематический том Х1-5. Прикладная химия плазмы. /Под ред. Ю.А.Лебедева, Н.А.Платэ, В.Е.Фортова. М.: Янус-К, 2006 (стр.173-186)).

В данных работах не рассматриваются вопросы упрочнения полипропиленовых нитей, также недостатком обработки плазмой тлеющего разряда являются деструктивные процессы в полимерных материалах и нестойкость плазменного эффекта.

Известны исследования, проводимые под руководством автора данной заявки д.т.н., профессора Абдуллина И.Ш. по улучшению физико-механических свойств материалов за счет их обработки низкотемпературной неравновесной плазмой высокочастотного разряда, например кожи (см. RU патент 2378386, МПК С14С 11/00, 10.01.2010) и шерсти (см. RU патент 2378422, МПК D01B 3/00, 10.01.2010).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества полипропиленовой нити за счет улучшения физико-механических свойств.

Поставленная задача осуществляется тем, что полипропиленовую нить, произведенную путем разрезания экструдированной пленки, подвергают воздействию неравновесной низкотемпературной плазмы высокочастотного емкостного разряда пониженного давления в вакуумной камере в течение 180±1 с при напряжении на аноде от 2,5 до 4,5±0,1 кВ, силе тока на аноде от 0,3 до 0,6±0,05 А, рабочем давлении 26,6±0,1 Па, расходе 0,04±0,005 г/с смеси плазмообразующих газов аргон и пропан-бутан в соотношении 70% к 30%.

Полипропиленовая нить, введенная в плазму высокочастотного емкостного разряда пониженного давления, относительно плазмы приобретает отрицательный заряд. С противоположных сторон нити поочередно создается слой положительного заряда. В каждый момент времени заряды разных сторон пластины отличаются друг от друга. Наибольший вклад в модификацию текстильных материалов из полипропиленовых нитей вносят: кинетический удар ионов, ускоренных до энергии 100 эВ в слое положительных зарядов, возникающем в окрестности обрабатываемого образца; рекомбинация ионов и электронов на поверхности материала; термическое воздействие.

При низкотемпературной плазменной обработке полимеров ниже температуры плавления происходит структурирование в основном в аморфных участках и на границе кристаллических образований. Обработанные плазмой высокочастотного емкостного разряда пониженного давления полипропиленовые нити приобретают комплекс ценных физико-механических свойств и при этом сохраняют исходную степень кристалличности.

Плазменная обработка способствует структурированию аморфных участков полипропиленовой нити, что приводит к увеличению разрывной нагрузки полипропиленовой нити до 1,2 раза.

Способ осуществляется на высокочастотной плазменной установке. Установка (чертеж) содержит систему газоснабжения (1), стеклянную раму для установки образца; 2 - ВЧ-электроды, 3 - колпак вакуумной камеры, 4 - консоль для открытия крышки вакуумной камеры, 5 - вакуумную камеру, 6 - систему подачи и регулировки плазмообразующего газа, 7 - ВЧ-генератор, 8 - вакуумный откачной пост.

Способ осуществляется следующим образом.

Полипропиленовую нить, произведенную путем разрезания экструдированной пленки, наматывают на стеклянную раму и помещают в вакуумную камеру, где нить проходит обработку между двумя параллельно расположенными электродами высокочастотного напряжения в течение 180±1 с. Производится предварительная откачка воздуха из вакуумной камеры (5) системой откачки (8). В вакуумной камере (5) после подачи смеси плазмообразующих газов аргон и пропан-бутан при расходе 0,04±0,005 г/с создается рабочее давление 26,6±0,1 Па. В качестве источника питания используют высокочастотный генератор (7) с частотой 13,56 МГц. При подаче с высокочастотного генератора (7) на электроды (2) высокочастотного напряжения в межэлектродном промежутке под действием электромагнитного поля газ ионизируется и возникает плазма, которая и является инструментом обработки.

Режим плазменной обработки регулируется путем изменения напряжения на аноде 2,5-4,5±0,1 кВ, силы тока на аноде 0,3-0,6±0,05 А. Способ упрочнения полипропиленовой нити за границами этих значений приводит к деструкции нити полипропилена. Расход смеси плазмообразующих газов аргон и пропан-бутан в соотношении 70% к 30% является постоянным и составляет 0,04±0,005 г/с.

Оценка физико-механических свойств волокон производилась по показателям разрывной нагрузки и относительного разрывного удлинения в соответствии с ГОСТ 6611.2-73.

Наиболее оптимальным режимом для обработки полипропиленовой нити является воздействие в течение 180±1 с, при давлении в разрядной камере 26,6±0,1 Па, напряжении на аноде 3,5±0,1 кВ, силе тока на аноде 0,3±0,05 А, расходе 0,04±0,005 г/с смеси плазмообразующих газов аргона и пропан-бутана в соотношении 70% к 30% (таблица).

Использование предлагаемого изобретения приводит к повышению качества нитей полипропилена за счет улучшения физико-механических свойств.

Воздействие неравновесной низкотемпературной плазмы высокочастотного емкостного разряда на нити полипропилена приводит к повышению прочности нити до 1,2 раза за счет конформационных изменений, приводящих к упорядочению структуры аморфной фазы.

Показатели физико-механических свойств до и после плазменной обработки
Параметры плазменной обработки Показатели физико-механических свойств
Прочность при разрыве, ГПа Относительное удлинение, %
Контрольный образец (необработанная плазмой полипропиленовая нить) 0,47 78
Модифицированный образец в режиме: 0,56 73
τ=180 с; Ua=3,5 кВ; Ja=0,3А;
Р=26,6 Па; G - 0,04 г/с*; смесь плазмообразующих газов аргон и пропан-бутан в соотношении 70% к 30%.
Модифицированный образец в режиме: 0,50 75
τ=180 с; Ua=2,5 кВ; Ja=0,6А;
Р=26,6 Па; G=0,04 г/с*; смесь плазмообразующих газов аргон и пропан-бутан в соотношении 70% к 30%.
Модифицированный образец в режиме: 0,49 76
τ=180 с; Ua=4,5 кВ; Ja=0,4А;
Р=26,6 Па; G=0,04 г/с*; смесь плазмообразующих газов аргон и пропан-бутан в соотношении 70% к 30%.
* где τ - время воздействия плазмы, Ua - напряжение на аноде, Ja - сила тока на аноде, Р - давление в разрядной камере, G - расход плазмообразующих газов.

Способ упрочнения полипропиленовой нити, заключающийся в том, что полипропиленовую нить, произведенную путем разрезания экструдированной пленки, подвергают воздействию неравновесной низкотемпературной плазмы высокочастотного емкостного разряда в вакуумной камере в течение 180±1 с при напряжении на аноде от 2,5 до 4,5±0,1 кВ, силе тока на аноде от 0,3 до 0,6±0,05 А, рабочем давлении 26,6±0,1 Па, расходе 0,04±0,005 г/с смеси плазмообразующих газов аргон и пропан-бутан в соотношении 70% к 30%.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов, в частности к способам огнезащитной обработки синтетических волокон, и может быть использовано в самолето-, автомобилестроении, резиновой промышленности и для других специальных целей.
Изобретение относится к способу получения трудногорючих полимерных изделий на основе полиэтилентерефталата с биоцидными свойствами, которые используются в текстильной промышленности, медицине и изделиях специального назначения.

Изобретение относится к технологии модификации тканей за счет введения наночастиц благородных металлов и/или драгоценных или полудрагоценных минералов и может быть использовано в легкой промышленности.

Изобретение относится к получению антимикробных серебросодержащих материалов на основе природных полимеров, а именно - фиброина натурального шелка, и может быть использовано для производства бактерицидных перевязочных средств, медицинской одежды, нижнего и постельного белья, фильтров для обеззараживания воды.
Изобретение относится к технологии получения модифицированных огнестойких полиамидных волокон и может быть использовано в текстильной промышленности, в самолето- и автомобилестроении, резиновой промышленности и для других специальных целей.
Изобретение относится к технологии получения химических волокон, в частности к огнезащитной обработке полиамидных волокон, и может быть использовано в самолето- и автомобилестроении, резиновой промышленности и для других специальных целей.
Изобретение относится к технологии производства синтетического корда, в частности к пропитке и термообработке арамидного корда, и может быть использовано в шинной и резинотехнической промышленности.

Изобретение относится к области получения термоклейких подкладок, представляющих собой текстильные основы или основы нетканого типа, на поверхность которых наносят точки термопластичного полимера, способного в дальнейшем прикрепляться к предмету одежды, с целью его упрочнения под действием определенного приложенного давления при нагревании, в частности к способу получения указанной подкладки с использованием электронной бомбардировки с целью локального изменения температуры плавления и/или вязкости термопластичного полимера, также к термопластичному полимеру.

Изобретение относится к способу и устройству для подготовки волокна к пневмомеханическому прядению и может быть использовано в прядильном производстве. .

Изобретение относится к способу и устройству для подготовки волокна к пневмомеханическому прядению и может быть использовано в прядильном производстве. .

Изобретение относится к технологии получения синтетических волокон, в частности к получению способных к текстильной переработке комплексных полипропиленовых нитей из расплава.

Изобретение относится к технологии получения синтетических волокон, в частности к получению композиций для производства комплексных полипропиленовых нитей из расплава.
Изобретение относится к технологии получения химических волокон, в частности полипропиленовых нитей, и изделий из них, например нетканых материалов для товаров народного потребления и предметов гигиены.

Изобретение относится к технологии получения синтетических, в частности высокопрочных полипропиленовых, волокон с прочностью более 6 сН/децитекс и удлинением менее 40%.

Изобретение относится к производству полимерных волокон и нитей. .

Изобретение относится к производству полипропиленовых пленочных нитей, в частности к способу управления процессом отверждения полипропиленовой нити за счет управления уровнем точки кристаллизации полимера.

Изобретение относится к технологии получения нетканых материалов из содержащих неорганические частицы полиолефиновых волокон или нитей. .

Изобретение относится к стабилизации полипропиленовых волокон, не содержащих при этом традиционно используемых фенольных антиоксидантов. .

Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов и касается полипропиленовых волокон, способов их получения и применения
Наверх